DE3727901A1

DE3727901A1 - SPRAYING CATHODE ACCORDING TO THE MAGNETRON PRINCIPLE

Info

Publication number: DE3727901A1
Application number: DE19873727901
Authority: DE
Inventors: Bernd Wolf; Peter Dipl Phys Dr Wirz
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1987-08-21
Filing date: 1987-08-21
Publication date: 1989-03-02
Also published as: DE3727901C2; US4810346A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungskathode nach dem Magnetronprinzip mit einem aus mindestens einem Teil bestehenden Target aus dem zu zerstäubenden Material, mit einem hinter dem Target angeordneten Magnetsystem mit Magneteinheiten abwechselnd unterschiedlicher Polung, durch die mindestens ein in sich geschlossener, magnetischer Tunnel aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien gebildet wird, wobei die dem Target abgekehrten Pole der Magneteinheiten über ein Magnetjoch aus weichmagnetischem Werkstoff miteinander verbunden sind. The invention relates to a sputtering cathode the magnetron principle with one of at least one Partially existing target from the material to be atomized, with one arranged behind the target Magnet system with magnet units alternately different Polarity by which at least one in closed, magnetic tunnel made of an arch curved field lines is formed, wherein the poles of the magnet units facing away from the target via a magnetic yoke made of soft magnetic material are interconnected.

Durch die DE-OS 34 42 206 ist eine Zerstäubungskathode der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, die für die Zerstäubung von Targets aus ferromagnetischen Werkstoffen vorgesehen ist. Bei einem der beiden Ausführungsbeispiele werden durch zwei konzentrisch ineinanderliegende Magneteinheiten in Verbindung mit zwei konzentrischen, in dem Target angeordneten Luftspalte zwei in sich geschlossene, ineinanderliegende magnetische Tunnels aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien gebildet. Da aber hierbei die magnetischen Felder über die beiden Luftspalte magnetisch in Reihe geschaltet sind, lassen sich die Feldstärken der beiden Tunnels nicht unabhängig voneinander beeinflussen. Dadurch entstehen im Bereich der beiden magnetischen Tunnels voneinander verschiedene Zerstäubungsraten und im Bereich des dem Target gegenüberliegenden Substrats auch sehr unterschiedliche Niederschlagsraten, so daß die Schichtdickenverteilung sehr ungleichförmig ist.DE-OS 34 42 206 is a sputtering cathode the genus described at the beginning, those for the atomization of targets from ferromagnetic Materials is provided. At a of the two embodiments are represented by two concentric magnetic units in Connection with two concentric, in the target arranged air gaps two self-contained, interlocking magnetic tunnels made of arched curved field lines formed. Here but the magnetic fields over the two Air gaps are magnetically connected in series, the field strengths of the two tunnels do not influence independently. Thereby arise in the area of the two magnetic tunnels different atomization rates and in the area of the opposite of the target Very different precipitation rates, so the layer thickness distribution is very is non-uniform.

Durch die DE-OS 22 43 708 ist es bekannt, bei Stabkathoden Magneteinheiten in axialer Richtung hintereinander anzuordnen, um dadurch die Zerstäubung des Targetmaterials zu vergleichmäßigen. Auch für die dort beschriebenen planaren Targets wird angegeben, daß man konzentrische, ineinanderliegende magnetische Tunnels vorsehen kann. Auch hier sind Möglichkeiten einer getrennten Einstellung eines jeden magnetischen Tunnels, unabhängig vom jeweils benachbarten Tunnel, nicht vorgesehen und auch nicht möglich. From DE-OS 22 43 708 it is known for rod cathodes Magnet units one behind the other in the axial direction to arrange, thereby atomizing to equalize the target material. Also for the planar targets described there are given, that one is concentric, one inside the other can provide magnetic tunnels. Are here too Possibilities of setting one separately each magnetic tunnel, regardless of the neighboring tunnels, not provided and also not possible.

Durch eine unter der Bezeichnung "Con Mag" von der Firma Varian vertriebene Zerstäubungskathode der eingangs beschriebenen Gattung ist es weiterhin bekannt, innerhalb einer kreisringförmigen Jochplatte mit Abstand eine kreisscheibenförmige Jochplatte vorzusehen und jeder Jochplatte zwei unabhängig voneinander wirkende, entgegengesetzt gepolte Magneteinheiten zuzuordnen, wobei über dem kreisringförmigen Magnetsystem ein Target mit einer kegelförmigen Zerstäubungsfläche und über dem kreisscheibenförmigen Magnetsystem eine ebene Targetplatte angeordnet ist. Mittel für die Beeinflussung der Magnetfeldstärke der zwei gebildeten Tunnels, unabhängig voneinander, sind nicht vorgesehen. Bei dieser Zerstäubungskathode muß der Zerstäubungseffekt so in Kauf genommen werden, wie er durch die relative Lage der magnetischen Tunnels zu den Zerstäubungsflächen vorgegeben ist.By one under the name "Con Mag" from the Varian sputtered cathode from it is also known within an annular yoke plate by far a circular disk-shaped yoke plate to be provided and each yoke plate two independently mutually acting, oppositely polarized magnet units assign, being above the circular Magnetic system a target with a conical Atomizing surface and above the circular disc Magnet system a flat target plate is arranged. Means for influencing the magnetic field strength of the two tunnels formed, independently of each other, are not provided. At this sputtering cathode must have the sputtering effect to be accepted as he is by the relative position of the magnetic tunnels to the Atomization surfaces is specified.

Nun hat der Abstand des Magnetsystems bzw. der Magnetsysteme von dem Target, insbesondere dann, wenn es aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff besteht, einen erheblichen Einfluß auf die Feldlinienverteilung über der Zerstäubungsfläche und damit auf das sogenannte "Erosionsprofil". Um den zunehmenden Verbrauch des Targetmaterials durch Ausbildung eines Erosionsgrabens zu kompensieren, wird in der DE-OS 30 47 113 angegeben, mit fortschreitendem Verbrauch des Targetmaterials den Abstand des Magnetsystems von der Targetrückseite zu verändern. Das betreffende Magnetsystem besteht jedoch nur aus zwei Magneteinheiten, die einen einzigen magnetischen Tunnel erzeugen.Now the distance between the magnet system or the magnet systems from the target, especially if it is made of a non-ferromagnetic material, a significant influence on the field line distribution above the atomizing surface and thus on the so-called "erosion profile". To the increasing Consumption of the target material through the formation of a Compensating for the erosion trench is described in the DE-OS 30 47 113 indicated, with progressive consumption of the target material the distance of the magnet system to change from the back of the target. The However, the magnet system in question only consists of two magnetic units that make up a single magnetic Create tunnels.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäubungskathode sowohl für magnetische als auch für nichtmagnetische Targetmaterialien anzugeben, die zu Schichten mit sehr gleichmäßiger Schichtdickenverteilung führt und die eine besonders gute Ausnutzung der Targets ermöglicht.The invention is based on the object Atomizing cathode for both magnetic and also to be specified for non-magnetic target materials, which to layers with very even Layer thickness distribution leads and the one particularly allows good utilization of the targets.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Zerstäubungskathode erfindungsgemäß dadurch, daß zumindest einer der Permanentmagnete durch einen Elektromagneten beeinflußt ist, wobei die Feldverteilung je nach der Beaufschlagung des Elektromagneten veränderbar ist.The task is solved at The sputtering cathode described at the outset according to the invention in that at least one of the permanent magnets influenced by an electromagnet is, the field distribution depending on the exposure of the electromagnet is changeable.

Vorzugsweise ist dazu das die Permanentmagnete tragende Magnetjoch ringförmig ausgebildet, wobei der Elektromagnet ein topfförmiges Joch aufweist, das die zentrale Öffnung des Magnetjochs ausfüllt oder in dieser angeordnet ist.For this purpose, the permanent magnet is preferably used Magnetic yoke ring-shaped, the Electromagnet has a cup-shaped yoke that fills the central opening of the magnetic yoke or is arranged in this.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wicklung der als Elektromagnet ausgebildeten Magneteinheit einen Spulenkern auf, dessen dem Target zugewandtes Ende einen Permanentmagneten trägt.In a preferred embodiment, the Winding the magnet unit designed as an electromagnet a coil core, whose the target facing end carries a permanent magnet.

Um der von einem Wechselstrom durchflossenen Wicklung des Elektromagneten einen festen Zusammenhalt zu geben und um eine sichere Isolierung gegenüber dem Magnetjoch zu gewährleisten, ist die im topfförmigen Magnetjoch des Elektromagneten angeordnete, kreisringförmig gewickelte Magnetspule zumindest teilweise von einem Isolierstoffkörper umschlossen. The winding through which an alternating current flows of the electromagnet a solid cohesion to give and to provide safe insulation To ensure the magnetic yoke is the cup-shaped Magnetic yoke of the electromagnet arranged, at least coiled magnet coil partly from an insulating body enclosed.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Zerstäubungskathode ist das die Permanentmagnete tragende Magnetjoch als ein langgestrecktes, im wesentlichen schalenförmiges Teil und der das Target haltende Grundkörper als U-förmiges Profilteil ausgebildet, wobei die Wicklung des Elektromagneten einerseits vom schalenförmigen Magnetjoch und andererseits vom Bodenteil des Grundkörpers umschlossen ist.In an alternative embodiment of the Atomizing cathode is the permanent magnet supporting magnetic yoke as an elongated, in essential bowl-shaped part and that Target-holding base body as a U-shaped profile part formed, the winding of the Electromagnets on the one hand from the bowl-shaped Magnet yoke and on the other hand from the bottom part of the Basic body is enclosed.

Zweckmäßigerweise ist dem Elektromagneten ein Verstärker und/oder Oszillator vorgeschaltet, der den Elektromagneten mit einem Wechselstrom versorgt, dessen Amplitude, Frequenz und Impulsform variierbar sind.The electromagnet is expediently an amplifier and / or oscillator connected upstream supplies the electromagnet with an alternating current, its amplitude, frequency and pulse shape are variable.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the Subject of the invention result from the rest Subclaims.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; zwei davon sind in den anhängenden Zeichnungen schematisch näher dargestellt, und zwar zeigen:The invention allows a wide variety of design options to; two of them are in the attached Drawings shown schematically in more detail, and show:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Zerstäubungskathode mit einem Elektromagneten mit einem hohlzylindrischen Joch Fig. 1 shows an axial section through a sputtering cathode with an electromagnet with a hollow cylindrical yoke

Fig. 2 Darstellung des Feldverlaufs der Hz-Komponente bei I ₁ (x) und Strom I ₂ (O) am Elektromagneten gemäß Fig. 1 Fig. 2 view of the field distribution of the Hz component at I ₁ (x) and current I ₂ (O) to the electromagnet of FIG. 1

Fig. 3 Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Spulenstroms am Elektromagneten gemäß Fig. 1 Fig. 3 showing the timing of the coil current to the electromagnet of FIG. 1

Fig. 4 eine perspektivische Teildarstellung einer Zerstäubungskathode mit einem kastenförmig ausgebildeten Joch Fig. 4 is a partial perspective view of a sputtering cathode with a box-shaped yoke

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Stromversorgung der Zerstäubungskathode Fig. 5 is a block diagram of the power supply to the sputtering cathode

Fig. 6-11 Darstellungen verschiedener Abtragsprofile, und zwar von Targets herkömmlicher Kathoden im Vergleich zu der Kathode nach Fig. 1 FIGS. 6-11 representations of different ablation profiles, specifically of targets of conventional cathodes compared to the cathode according to FIG. 1

In Fig. 1 ist eine Zerstäubungskathode 1 dargestellt, deren tragender Teil ein topfförmiger, hohler Grundkörper 2 ist, der wegen der thermischen Belastung aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff (Kupfer) besteht und mittels eines umlaufenden Flansches 3 unter Zwischenschaltung eines Isolierstoffkörpers 4 in eine Wand 5 einer hier nicht näher gezeigten Vakuumkammer eingesetzt ist.In Fig. 1, a sputter cathode 1 is shown, the supporting part is a pot-shaped hollow body 2, which exists because of the thermal stress of a highly thermally conductive material (copper) and by means of a circumferential flange 3 with interposition of a insulating material 4 in a wall 5 a vacuum chamber not shown here is used.

Der Grundkörper 2 besitzt eine größtenteils ebene Stirnplatte 6. Auf der Außenseite der Stirnplatte 6 ist durch Bonden ein Target 11 befestigt. In der hinteren Öffnung des Grundkörpers 2 befindet sich ein Magnetsystem mit mehreren Magneteinheiten 14, 15, 16, die in bezug auf die Achse A ineinanderliegen und sämtlich aus permanentmagnetischem Material bestehen und in axialer Richtung magnetisiert sind. Die Magneteinheiten 15, 16 sind dabei aus mehreren quaderförmigen Permanentmagneten zusammengesetzt, deren Polflächen gleicher Polung im wesentlichen in einer Kreisringfläche liegen. Hierbei sei vernachlässigt, daß eine solche Aneinanderreihung von Permanentmagneten in Wirklichkeit zu einem vieleckigen Polygon führt. Die dem Target 11 abgekehrten Pole der Magneteinheiten 14, 15, 16 sind über ein Magnetjoch 19 aus weichmagnetischem Material in der in Fig. 1 gezeigten Weise miteinander verbunden. Das Magnetjoch 19 besteht dabei aus einem äußeren Jochteil, dessen Grundfläche eine Kreisringfläche ist, und aus einem inneren Jochteil, dessen Grundfläche eine Kreisfläche ist.The base body 2 has a largely flat end plate 6. A target 11 is attached to the outside of the end plate 6 by bonding. In the rear opening of the base body 2 there is a magnet system with a plurality of magnet units 14, 15, 16 , which lie one inside the other with respect to the axis A and all consist of permanent magnetic material and are magnetized in the axial direction. The magnet units 15, 16 are composed of a plurality of parallelepiped-shaped permanent magnets, the pole faces of which have the same polarity and lie essentially in an annular surface. It should be neglected here that such a stringing together of permanent magnets actually leads to a polygonal polygon. The poles of the magnet units 14, 15, 16 facing away from the target 11 are connected to one another via a magnet yoke 19 made of soft magnetic material in the manner shown in FIG. 1. The magnetic yoke 19 consists of an outer yoke part, the base of which is an annular surface, and an inner yoke part, the base of which is a circular surface.

Die Magneteinheiten 14, 15, 16 sind dabei abwechselnd unterschiedlich gepolt, und zwar bilden die dem Target 11 zugekehrten Polflächen bei der Magneteinheit 14 einen Nordpol, bei der Magneteinheit 15 einen Südpol und bei der Magneteinheit 16 wieder einen Südpol. Dies führt im Hinblick auf die zwischen dem Target 11 vorhandenen Luftspalte zur Ausbildung eines magnetischen Tunnels 20, dessen Feldlinien in der rechten Hälfte von Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind. In Wirklichkeit folgt der Tunnel 20 dem Verlauf des Luftspalts, ist also um die Achse A umlaufend geschlossen. The magnet units 14, 15, 16 are alternately poled differently, namely the pole faces facing the target 11 form a north pole in the magnet unit 14 , a south pole in the magnet unit 15 and a south pole in the magnet unit 16 . With regard to the air gaps present between the target 11, this leads to the formation of a magnetic tunnel 20 , the field lines of which are shown in broken lines in the right half of FIG. 1. In reality, the tunnel 20 follows the course of the air gap, so it is closed all around the axis A.

Das Jochteil 19 ist etwa topfförmig ausgebildet und mit einem sich zentral vom Bodenteil aus in Richtung auf das Target 11 zu erstreckenden Kern 18 versehen.The yoke part 19 is approximately cup-shaped and provided with a core 18 which extends centrally from the base part in the direction of the target 11 .

Neben der zentralen Magneteinheit 14 ist zusätzlich ein Elektromagnet 17 vorgesehen, dessen Magnetspule 22 in dem topfförmigen Jochteil aus weichmagnetischem Material angeordnet ist, wobei die Wicklung bzw. Magnetspule 22 um den Kern 18 herumgewickelt ist.In addition to the central magnet unit 14 , an electromagnet 17 is additionally provided, the magnet coil 22 of which is arranged in the cup-shaped yoke part made of soft magnetic material, the winding or magnet coil 22 being wound around the core 18 .

Der besondere Vorteil der dargestellten Ausführungsform einer Zerstäubungskathode 1 besteht nun darin, daß ein zusätzliches Magnetfeld, das durch den Elektromagneten 17 erzeugt wird, dem Feld der Permanentmagnete 14, 15, 16 aus Co-Sm oder Nd-Fe-B überlagert wird. Dadurch ändern sich die Geometrie und der Betrag des Magnetfeldes auf der Targetoberfläche. Diese Feldveränderung bewirkt eine Verschiebung des Plasmarings auf dem Target 11. Diese Verschiebung ist einmal abhängig vom verwendeten Permanentmagnetsatz 14, 15, 16 und vom Strom, der durch den Elektromagneten 17 fließt. Bei durchgeführten Versuchen hat diese Verschiebung, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, zwischen 5 und 8 mm betragen.The particular advantage of the embodiment of a sputtering cathode 1 shown is that an additional magnetic field, which is generated by the electromagnet 17 , is superimposed on the field of the permanent magnets 14, 15, 16 made of Co-Sm or Nd-Fe-B. This changes the geometry and the amount of the magnetic field on the target surface. This field change causes the plasma ring to shift on the target 11 . This shift is dependent on the permanent magnet set 14, 15, 16 used and on the current flowing through the electromagnet 17 . In tests carried out, this shift, as shown in FIG. 2, was between 5 and 8 mm.

Den Strom zur Versorgung des Elektromagneten 17 liefert ein Verstärker 23, der über ein Oszillationsgerät 24 gesteuert wird. Die Art der Steuerung ermöglicht es, den Strom in Frequenz, Amplitude und Pulsform zu wählen. Es hat sich gezeigt, daß ein Wechselstrom, der durch Rechtecke unterschiedlicher Länge darstellbar ist (siehe Fig. 3), zu der größten Ausnutzung führt. Das Strommodul 25 ist erforderlich, damit der Strom, den der Verstärker 23 liefern soll, direkt der Steuerspannung des Oszillators 24 folgt. Das Modul 25 ist notwendig, da der Verstärker 23 durch die relativ große Induktivität des Magneten belastet ist.The current for supplying the electromagnet 17 is supplied by an amplifier 23 which is controlled by an oscillation device 24 . The type of control enables the current to be selected in frequency, amplitude and pulse shape. It has been shown that an alternating current, which can be represented by rectangles of different lengths (see FIG. 3), leads to the greatest utilization. The current module 25 is required so that the current that the amplifier 23 is to deliver follows the control voltage of the oscillator 24 directly. The module 25 is necessary because the amplifier 23 is loaded by the relatively large inductance of the magnet.

Von Bedeutung für eine gute Arbeitsweise ist eine gute elektrische Isolierung zwischen dem Elektromagneten 17, der geerdet ist, und dem Grundkörper 2, der auf hohem Potential liegt. Die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung ist nur bei guter Isolierung 7 gewährleistet.Good electrical insulation between the electromagnet 17 , which is grounded, and the base body 2 , which is at a high potential, is important for good operation. The functionality of the device is only guaranteed with good insulation 7 .

Die in Fig. 1 dargestellte Zerstäubungskathode 1 weist den Vorteil auf, daß durch eine Veränderung des Magnetfeldes der gesamte Plasmaring veränderbar ist. Je nach Polung des Magneten 17 wird er größer oder kleiner.The sputtering cathode 1 shown in FIG. 1 has the advantage that the entire plasma ring is variable by a change of the magnetic field. Depending on the polarity of the magnet 17 , it becomes larger or smaller.

Fig. 6 bis 11 zeigen verschiedene, mit der beschriebenen Kathode 1 erzielbare Versuchsergebnisse im Vergleich mit Targets, die mit einer Kathode mit verschiebbaren Permanentmagneten gesputtert wurden. FIGS. 6 to 11 show various achievable with the described cathode 1 experimental results compared with targets that were sputtered with a cathode having displaceable permanent magnet.

Fig. 6 und 7 zeigen die Abtragprofile für Cu- Targets, wobei unterschiedliche Permanentmagnetsätze verwendet wurden. FIGS. 6 and 7 show the removal profiles for Cu target, wherein different permanent magnet sets were used.

Fig. 8 zeigt ein Abtragprofil eines Cu-Targets, das mit Standardmagnetsatz und Hebesystem gesputtert wurde. Fig. 8 shows a removal profile of a Cu target, the sputtered with standard set of magnets and lifting system.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen die Profile für Al- Targets. Fig. 9 und 10 zeigen die Veränderung des Sputtergrabens während der Versuchsdurchführung. Fig. 11 stellt ein Profil eines Al-Targets dar, das mit Standardmagnetsatz und Hebesystem gesputtert wurde. FIGS. 9 to 11 show the profiles for Al target. FIGS. 9 and 10 show the variation of sputter during the experiment. Fig. 11 illustrates a profile of an Al-target was sputtered with standard set of magnets and lifting system.

Aus den Versuchsergebnissen erkennt man, daß die Sputtergräben durch die Verwendung des Elektromagneten breiter werden und die Targetausnutzung gegenüber Targets, die mit Hebesystem gesputtert werden, etwa um 8-10% steigt. Es ist klar, daß die beschriebene Kathode in Verbindung mit der Magnethebeeinrichtung noch bessere Ergebnisse ermöglicht.It can be seen from the test results that the Sputter trenches through the use of the electromagnet become wider and target utilization Targets that are sputtered with a lifting system increases by about 8-10%. It is clear that the one described Cathode in connection with the magnetic lifting device enables even better results.

Bei der Ausführungsform der Zerstäubungskathode 37 nach Fig. 4 ist das Magnetjoch 33 ein langgestrecktes, schalen- oder wannenförmiges Teil, das in seinem mittleren Abschnitt einen rippenförmigen Spulenkern 35 aufweist, um den der Draht der Spule 38 herumgewickelt ist, so daß das Spulenpaket einerseits von den einander parallelen Seiten- und Endwänden des Magnetjochs 30 und andererseits vom Bodenteil 34 des U-förmigen Grundkörpers 32 umschlossen ist. Die Permanentmagnete 27, 28, 29 sind auf dem rippenförmigen Spulenkern 35 bzw. auf der umlaufenden Randpartie 39 des schalenförmigen Magnetjochs 30 angeordnet. Oberhalb der sich während des Beschichtungsvorganges ausbildenden Rennbahn ist mit strichlierten Linien der durch die Magnetfeldkonfiguration erzeugte magnetische Tunnel 40 angedeutet. Dieser Tunnel 40 bildet sich entsprechend der ovalen Randpartie 39 des Magnetjochs 30 als geschlossene, endlose Rennbahn aus. In the embodiment of the sputtering cathode 37 according to FIG. 4, the magnetic yoke 33 is an elongated, shell-like or trough-shaped part which has in its central portion a rib-shaped coil core 35 around which the wire of the coil 38 is wound, so that the coil package on the one hand the mutually parallel side and end walls of the magnetic yoke 30 and on the other hand is enclosed by the bottom part 34 of the U-shaped base body 32 . The permanent magnets 27, 28, 29 are arranged on the rib-shaped coil core 35 or on the peripheral edge part 39 of the shell-shaped magnetic yoke 30 . Above the racetrack that forms during the coating process, the magnetic tunnel 40 generated by the magnetic field configuration is indicated by dashed lines. This tunnel 40 is formed as a closed, endless racetrack corresponding to the oval edge portion 39 of the magnetic yoke 30 .

Auflistung der EinzelteileList of items

1 Zerstäubungskathode 2 hohler Grundkörper
3 umlaufender Flansch
4 Isolierstoffkörper
5 Wand
6 ebene Stirnplatten
7 Isolierung, Isolierstoffkörper
11 Target
14 Magneteinheit
15 Magneteinheit
16 Magneteinheit
17 Elektromagnet
18 Kern, Spulenkern
19 Magnetjoch
20 Tunnel
22 Magnetspule, Wicklung
23 Verstärker
24 Oszillationsgerät
25 Strommodul
26 Stromversorgung
27 Permanentmagnet
28 Permanentmagnet
29 Permanentmagnet
30 Magnetjoch
31 Target
32 Grundkörper
33 Elektromagnet
34 Bodenteil
35 Spulenkern
36 Jochboden
37 Zerstäubungskathode
38 Wicklung
39 umlaufende Randpartie
40 Tunnel 1 sputtering cathode 2 hollow body
3 circumferential flange
4 insulating body
5 wall
6 flat end plates
7 insulation, insulating body
11 Target
14 magnet unit
15 magnet unit
16 magnet unit
17 electromagnet
18 core, coil core
19 magnetic yoke
20 tunnels
22 solenoid, winding
23 amplifiers
24 oscillation device
25 power module
26 Power supply
27 permanent magnet
28 permanent magnet
29 permanent magnet
30 magnetic yoke
31 target
32 basic body
33 electromagnet
34 bottom part
35 coil core
36 yoke base
37 sputtering cathode
38 winding
39 peripheral edge
40 tunnels

Claims

1. Zerstäubungskathode (1, 37) nach dem Magnetronprinzip mit einem aus mindestens einem Teil bestehenden Target (11, 31) aus dem zu zerstäubenden Material, mit einem hinter dem Target (11, 31) angeordneten Magnetsystem (14, 15, 16 bzw. 27, 28, 29) mit Magneteinheiten abwechselnd unterschiedlicher Polung, durch die mindestens ein in sich geschlossener magnetischer Tunnel (20, 40) aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien gebildet wird, wobei die dem Target (11, 31) abgekehrten Pole der Magneteinheiten (14, 15, 16 bzw. 27, 28, 29) über ein Magnetjoch (19 bzw. 30) aus weichmagnetischem Werkstoff miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Permanentmagnete (14, 15, 16 bzw. 27, 28, 29) durch einen Elektromagneten (17 bzw. 33) beeinflußt ist.1. sputtering cathode ( 1, 37 ) according to the magnetron principle with a target ( 11, 31 ) consisting of at least one part made of the material to be sputtered, with a magnet system ( 14, 15, 16 or behind the target ( 11, 31 ) 27, 28, 29 ) with magnet units of alternately different polarity, through which at least one self-contained magnetic tunnel ( 20, 40 ) is formed from curved field lines, the poles of the magnet units ( 14, 15 facing away from the target ( 11, 31 ) , 16 or 27, 28, 29 ) are connected to one another via a magnetic yoke ( 19 or 30 ) made of soft magnetic material, characterized in that at least one of the permanent magnets ( 14, 15, 16 or 27, 28, 29 ) is connected by a Electromagnet ( 17 or 33 ) is affected.

2. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Permanentmagnete (15, 16) tragende Magnetjoch ringförmig nachgebildet ist und der Elektromagnet (17) ein topfförmiges Joch (19) aufweist, das die zentrale Öffnung des Magnetjochs ausfüllt oder in dieser angeordnet ist. 2. Sputtering cathode according to claim 1, characterized in that the magnetic yoke carrying the permanent magnets ( 15, 16 ) is modeled in a ring shape and the electromagnet ( 17 ) has a cup-shaped yoke ( 19 ) which fills the central opening of the magnetic yoke or is arranged therein .

3. Zerstäubungskathode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (22) der als Elektromagnet (17) ausgebildeten Magneteinheit einen Spulenkern (18) aufweist, dessen dem Target (11) zugewandtes Ende einen Permanentmagneten (14) trägt.3. Sputtering cathode according to claims 1 and 2, characterized in that the winding ( 22 ) of the magnet unit designed as an electromagnet ( 17 ) has a coil core ( 18 ) whose end ( 11 ) facing the end carries a permanent magnet ( 14 ).

4. Zerstäubungskathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im topfförmigen Magnetjoch (19) als Elektromagneten (17) angeordnete, hohlzylindrisch gewickelte Magnetspule (22) von einem Isolierstoffkörper (7) zumindest teilweise umschlossen ist.4. Sputtering cathode according to one or more of the preceding claims, characterized in that the hollow-cylindrical magnet coil ( 22 ) arranged in the cup-shaped magnetic yoke ( 19 ) as an electromagnet ( 17 ) is at least partially enclosed by an insulating body ( 7 ).

5. Zerstäubungskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Permanentmagnete (27, 28, 29) tragende Magnetjoch (30) als ein langgestrecktes, im wesentlichen schalen- oder wannenförmiges Teil und der das Target (31) aufweisende Grundkörper (32) als U-förmiges Profilteil ausgebildet sind, wobei die Wicklung (33) des Elektromagneten (33) einerseits vom schalenförmigen Magnetjoch (30) und andererseits vom Bodenteil (34) des Grundkörpers (32) umschlossen ist.5. sputtering cathode according to claim 1, characterized in that the permanent magnets ( 27, 28, 29 ) carrying magnetic yoke ( 30 ) as an elongated, substantially shell-like or trough-shaped part and the target ( 31 ) having base body ( 32 ) as U-shaped profile parts are formed, the winding ( 33 ) of the electromagnet ( 33 ) being enclosed on the one hand by the shell-shaped magnetic yoke ( 30 ) and on the other hand by the bottom part ( 34 ) of the base body ( 32 ).

6. Zerstäubungskathode nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte, schalenförmige Magnetjoch (30) eine einen Spulenkern (35) bildende Rippe aufweist, die sich parallel der beiden Längswände des Magnetjochs (30) erstreckt und die Teil des Jochbodens (36) ist. 6. Sputtering cathode according to claims 1 and 5, characterized in that the elongated, shell-shaped magnetic yoke ( 30 ) has a coil core ( 35 ) forming rib which extends parallel to the two longitudinal walls of the magnetic yoke ( 30 ) and the part of the yoke bottom ( 36 ) is.

7. Zerstäubungskathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektromagneten (17, 33) ein Verstärker (23) und/oder Oszillator (24) vorgeschaltet ist, der den Elektromagneten mit einem Wechselstrom versorgt, dessen Amplitude, Frequenz und Impulsform variierbar sind.7. sputtering cathode according to one or more of the preceding claims, characterized in that the electromagnet ( 17, 33 ) is preceded by an amplifier ( 23 ) and / or oscillator ( 24 ) which supplies the electromagnet with an alternating current, the amplitude, frequency and Pulse shape are variable.

8. Zerstäubungskathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des elektromagnetischen Feldes mit 0,1 Hz bis 10,0 Hz, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Hz, eingestellt ist.8. Sputtering cathode according to one or more of the preceding claims, characterized in that the frequency of the electromagnetic field with 0.1 Hz to 10.0 Hz, preferably 0.1 to 1.0 Hz.

9. Zerstäubungskathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung des elektromagnetischen Feldes eine Rechteckfunktion ist, wobei das Verhältnis der Pulslängen zwischen 1 : 1 und 1 : 16, vorzugsweise mit 1 : 3, wählbar ist.9. Sputtering cathode according to one or more of the preceding claims, characterized in that the temporal change in electromagnetic Field is a rectangular function, the ratio pulse lengths between 1: 1 and 1:16, preferably 1: 3, is selectable.